Güçlü Bir Yeni Güneş Pili, Hem Hidrojen Yakıt hem de Elektrik Gücü Üretiyor

Esas olarak su bükme alanında, yenilenebilir enerjiyle karşılaşan bir alanda, araştırmacılar, hidrojen yakıtı üretmek için suyu ayırmak için fotosentezi başarıyla kullandı. H2O'yu moleküler düzeyde bölmek, bilim insanlarının 200 yıldan fazla bir süredir yaptıkları bir şeydir ve tantalizasyon anahtarını emisyonsuz bir hidrojen ekonomisi için tutabilirler - eğer sadece ölçeklendirilebilseydiler.

Neyse ki maliyetleri düşürme konusunda ilerleme kaydettik ve araştırmacılar yapay fotosentez sanatında ustalaşmaya da yaklaştı, ancak düşük verimlilik, sürecin en azından şu ana kadar büyük hayaller kurmasını önlüyor.

Bu, Pazartesi’de yayınlanan yeni bir makaleye göre Doğa malzemeleri Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı tarafından fotoelektrokimyasal hücreler için mevcut tıkanıklığı atlayan basit ve zarif bir hibrit çözüm sunar.

“Bu ücretsiz bir öğle yemeği” diyor araştırmacı Gideon Segev Ters.

İlgili video

Fotoelektrokimyasal Hücreler, Bilimin Su ve Hafif Bükülmesidir

Fotoelektrokimyasal hücreler genellikle ışığı emen farklı malzemeler yığınıdır. Her katman, suyu oksijen ve hidrojen yakıtına bölecek kadar güçlü bir voltajla sonuçlanan elektrik voltajlarını artırarak farklı bir dalga boyunu emer.

Bu, doğal olarak, güneş ışığının iyi kullanımı gibi geliyor. Ancak silikon güneş pilleri iyi çalıştığında bile, yığındaki diğer malzemelerin performansıyla uyuşmadığı ve enerjinin boşa gitmesine izin verdiği zaman sorunlar ortaya çıkar.

Segev, “İdeal olarak silikon ve malzemenin daha enerjik kısmını emecek diğer bazı malzemelerin üzerine iki malzemeye ihtiyacınız var” diyor. “Sistemdeki tıkanıklık daima ve her zaman diğer malzeme olacak, bu yüzden araştırmalar çoğunlukla diğer malzemeyi daha iyi hale getirmekte.”

Elektronlar Zarif Bir Çözüm Nasıl Sunar?

Bu “diğer materyallere” odaklanan çok fazla araştırma ile, Segev ve ekibi tüm sistemi nasıl daha iyi hale getirebileceklerini inceleyerek geriye doğru bir adım atmaya karar verdi. Ve fark edilmeyi bekleyen başka bir enerji kaynağı olduğunu fark ettiler: elektronlar.

“Bu yarı iletken malzemeye sahipsiniz ve ışığı emiyor. Işık bir parçacık olarak düşünülebilir. Böylece bir foton absorbe edildiğinde, enerjisini heyecanlı haliyle elektrona verir, ”diyor Segev. Elektronun enerjisini, fotonların verdiği enerjiyi kaybetmeden önce belli bir zamanı olduğunu söyleyebilirsiniz.

Önceki araştırmalar basitçe hücrelerin ısınmasına ve enerjinin dağılmasını sağladı. Segev’in ekibi kelimenin tam anlamıyla elektronun enerjisine bir çıkış verdi. Çoğu su bölme cihazının genellikle biri güneş enerjisi üretmek, diğeri akımı açmak için iki tarafı olsa da, bu yeni prototipin arkasında biri güneş enerjisi üretimi için diğeri elektrik gücü için iki çıkış bulunur. İki enerji türü, bir hücre.

Oluşturulması için bir yıl boyunca 19 çürüyen yineleme alan prototip, şu anki oranından yüzde 6.8 olan güneş enerjisinin hidrojen yakıtına verim oranını çarpıcı bir potansiyele sahiptir. İdeal malzemelerle, grup, geleneksel güneş hidrojen hücrelerinin oranını üç katına çıkararak yüzde 20,2'ye potansiyel bir artış hesapladı.

Birdenbire, geleceğin güneş hidrojeni yakıt istasyonları, umutsuz görünmese de, hidrojenle çalışan bir ütopyaya neden olabilmemiz için daha fazla araştırma yapılması gerekiyor.

Segev, “Verimli çalışması ve maliyet açısından rekabetçi olması halinde, güneşten güç alan ticari veya hidrojen yakıt istasyonları hakkında konuşmaya başlayabiliriz” diyor. “Ama bence bu aşamada bunların hepsi çok erken, bu yüzden insanların yarın sabah hayatlarında görecekleri bir teknoloji yapma konusunda konuşabileceğimiz bir noktada değiliz.”

Ama Segev, hayal edebiliriz.

Düzeltme: Hikayenin önceki bir sürümü hatalı bir şekilde prototipin üçlü verimlilik elde ettiğini, bunun ise bir hesaplama olduğunu söyledi. Hikaye, çalışmanın yazarından ek yorumlarla güncellendi.